Justus-Liebig-Universität Gießen (JLU)
Institut für Tierärztliche Nahrungsmittelkunde
Frankfurter Str. 92
35392 Gießen
Bei der Furunkulose handelt es sich um eine weltweit vorkommende und in Deutschland zunehmende Relevanz bekommende Infektionskrankheit zahlreicher Fischarten, verursacht durch das Bakterium Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida. Eine Infektion kann zu hohen Verlusten in Teichwirtschaften und ökologischen sowie kommerziellen Fischhaltungen führen. Unbehandelt führt die akute Erkrankungsform häufig zum Tod der Fische, aber auch die chronische Form schließt eine weitere Nutzung der Tiere als Lebensmittel bedingt durch krankheitsverursachte Veränderungen in der Haut und Muskulatur in der Regel aus. Zur Therapie der Erkrankung werden Antibiotika eingesetzt, deren Einsatz aber vor dem Hintergrund einer Resistenzselektion, des Umweltaustrags aus Teichwirtschaften sowie einer beschriebenen Multiresistenz des Erregers kritisch bewertet werden muss. Um dieses Problem zu lösen, soll im vorliegenden Projekt die Applikation von natürlich in der Umwelt vorkommenden Bakteriophagen zur Bekämpfung des Erregers der Furunkulose angewendet werden.
Ziel ist es daher, Phagen zu isolieren und zu konzentrieren, ihre Effektivität gegen den Erreger unter unterschiedlichen Bedingungen zu testen, sowie eine Sicherheitsbewertung durchzuführen. Durch eine Überprüfung von Phagen-Kombinationen sollen zudem synergistische Effekte der Phagen ermittelt werden. Eine Applikation findet anschließend sowohl bei erkrankten Fischen, die aus Teichwirtschaften zur Verfügung gestellt werden, sowie an Fischen in Haltungen mit bakterienversetztem Wasser statt, um das therapeutische und prophylaktische Potential zu ermitteln. Auch Praxistest in Teichwirtschaften sollen nach erfolgreicher Erprobung erfolgen.
Für das Projekt haben sich Vertreter/innen aus den Bereichen Lebensmittel, Fischkrankheiten, Fischbestandsbetreuung und –diagnostik sowie von Teichwirtschaften zusammengeschlossen, um diese alternative Maßnahme zur Antibiotikaanwendung zu erproben, um einem Verwurf von Fischen aus der Lebensmittelnutzung vorzubeugen und den Antibiotikaeinsatz zu reduzieren.
Für das Projekt wurden Wasserproben aus Teichwirtschaften in Deutschland und Frankreich gesammelt und aus diesen A. salmonicida lysierende Bakteriophagen gewonnen. Das Wirtsspektrum der Phagen wurde anhand einer A. salmonicida-Stamm- und Isolatesammlung getestet und dabei wurden auch Isolate weiterer Aeromonas spp. in die Bestimmung einbezogen. Die Hochskalierung ausgewählter isolierter und sequenzierter Phagen wurde am PTC durchgeführt. Die Phagen wurden anschließend angereichert, ihre DNA gewonnen und die Genomsequenzen mittels Next Generation Sequencing bestimmt. Anschließend wurden Clusteranalysen durchgeführt und Elektronenmikroskopische Aufnahmen angefertigt, die eine nähere Beschreibung der Phagen erlauben. Ein Infektionsmodell, das zur Testung von Bakteriophagen genutzt werden kann, wurde zudem etabliert und steht nun für das Projekt zur Verfügung.
Im Rahmen des Projektes wurden Wasserproben aus Teichwirtschaften in Deutschland und Frankreich gesammelt und aus diesen A. salmonicida lysierende Bakteriophagen gewonnen. Das Wirtsspektrum der Phagen wurde anhand einer A. salmonicida-Stamm- und Isolatesammlung getestet und dabei wurden auch Isolate weiterer Aeromonas spp. in die Bestimmung einbezogen. Es zeigte sich, dass die Phagen die meisten A. salmonicida Isolate und sogar weitere Aeromonas spp., wenn auch mit unterschiedlicher Intensität, lysieren. Die Hochskalierung ausgewählter isolierter und sequenzierter Phagen wurde am PTC durchgeführt. Die Phagen wurden anschließend angereichert, ihre DNA gewonnen und die Genomsequenzen mittels Next Generation Sequencing bestimmt. Die Analyse von 13 erfolgreich sequenzierten Phagen zeigte, dass die Genome eine Größe zwischen 42 und 237 kb und einen GC-Gehalt zwischen 37 und 56% aufwiesen. Zwölf der Phagen wurden zum lytischen Typ klassifiziert und bei ihrer Sequenzanalyse zeigten sich keine einer positiven Sicherheitsbewertung entgegenstehenden Gensequenzen. Mittels weiterer Genanalysen konnten zehn Phagen der Familie Straboviridae zugeordnet werden, ein Phage der Familie Chaseviridae und ein Phage der Family Autotranscriptaviridae. Bei einem Phagen konnte keine Familienzuordnung erfolgen. Des Weiteren wurden Elektronenmikroskopische Aufnahmen angefertigt, die eine nähere Beschreibung der Phagen erlaubten. Aus den Ergebnissen wurde ein Phagencocktail, der vier der sequenzierten Phagen enthält und in vitro eine gute Wirksamkeit zeigt, zusammengestellt. Ein Infektionsmodell, das zur Testung von Bakteriophagen genutzt werden kann, wurde zudem etabliert und soll nun zur Testung des Phagencocktails dienen.
Die bisherigen Projektergebnisse wurden bei vier nationalen und internationalen Fachtagungen präsentiert.
Bisher ist es gelungen 13 Phagen erfolgreich zu isolieren, zu sequenzieren und zu charakterisieren. Die durchgeführte Sicherheitsbewertung ergab, dass zwölf dieser Phagen potenzielle Kandidaten für eine Phagentherapie darstellen. Die Isolierung der Phagen konnte somit erfolgreich abgeschlossen werden. Da bereits auch die notwendige Hochskalierung der Phagen am PTC erfolgt ist, stehen jetzt auch mehrere Phagen in großen Mengen bereit für die geplante Testung in vivo. Die Zusammenstellung eines Cocktails erfolgte auch bereits mit den Phagen IFTN100, IFTN104, IFTN105 und IFTN106. Dieser Cocktail ist jetzt auch im Litermaßstab für die Anwendungsversuche hergestellt worden, der nun eine Anwendung im Infektionsmodell erfährt.